CN111469674A - 一种用于新能源载货车辆的制动能量回收控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于新能源载货车辆的制动能量回收控制方法，属于车辆能量回收领域。该方法包括：建立车辆处于平直路面匀速行驶状态时的对应关系表；获取车辆处于加速状态时的起始时刻电机扭矩和终止时刻电机扭矩，并计算加速阶段加速度；计算车辆处于平直路面匀速行驶状态时的平均行驶速度和平均电机扭矩；估算当前整车质量；根据当前整车质量和平均行驶速度查询对应关系表，以获取电机扭矩查表值；计算道路坡度；根据当前整车质量、道路坡度、平均行驶速度、传动比和轮胎滚动半径计算车辆的滑行制动力矩；控制车辆的动力系统输出滑行制动力矩。本发明能够提高驾驶感受，避免滑行制动力矩不当造成的能量浪费。

Description

一种用于新能源载货车辆的制动能量回收控制方法

技术领域

本发明涉及车辆能量回收领域，特别是涉及一种用于新能源载货车辆的制动能量回收控制方法。

背景技术

滑行制动能量回收可有效提高新能源车辆能量利用效率，增加车辆续驶里程，同时有效利用电机制动，避免不必要的机械制动损耗，保证安全性。新能源载货车辆，整车质量随载货多寡，存在较大差异。车辆在同一车速下，车辆具备的动能存在较大差异，车辆可供回收的能量变化范围较大。若在某一车速下，滑行电制动力一定，未考虑车辆载荷带来的影响，导致车辆的在不同的载荷情况下减速度不一致，影响驾驶感受，同时也造成的制动能量的浪费。

现有滑行制动策略大致分两种，一种为衡滑行制动力方式，即滑行制动力固定，仅在车速小于某一限值时退出；另外一种是根据车速进行滑行制动力调节，随着车速的降低，减小滑行制动力，直至退出。

在现有滑行制动能量回收策略下，车辆因载荷和路况不同，造成的滑行制动减速度不同，驾驶感受较差。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于新能源载货车辆的制动能量回收控制方法，能够提高驾驶感受。

本发明的另一个目的是要避免滑行制动力矩不当造成的能量浪费。

特别地，本发明提供了一种用于新能源载货车辆的制动能量回收控制方法，包括：

建立车辆处于平直路面匀速行驶状态时的电机扭矩、匀速行驶速度、整车质量、传动比和轮胎滚动半径的对应关系表；

获取车辆处于加速状态时预设加速周期内的起始时刻电机扭矩和终止时刻电机扭矩，并计算所述预设加速周期内的加速阶段加速度；

计算所述车辆处于平直路面匀速行驶状态时的平均行驶速度和平均电机扭矩；

根据所述起始时刻电机扭矩、所述终止时刻电机扭矩、所述加速阶段加速度、所述传动比和所述轮胎滚动半径估算当前整车质量；

根据所述当前整车质量和所述平均行驶速度查询所述对应关系表，以获取对应的电机扭矩查表值；

根据所述电机扭矩查表值、所述平均电机扭矩、所述当前整车质量、车辆道路附着系数、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算道路坡度；

根据所述当前整车质量、所述道路坡度、所述平均行驶速度、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算所述车辆的滑行制动力矩；

控制所述车辆的动力系统输出所述滑行制动力矩。

可选地，根据所述当前整车质量、所述道路坡度、所述平均行驶速度、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算所述车辆的滑行制动力矩，包括：

根据所述车辆的驾驶性评价标定车辆的行驶速度与目标滑行制动减速度的对应关系；

根据所述道路坡度修正所述目标滑行制动减速度，以获取所述行驶速度与目标滑行制动减速度修正值的对应关系；

根据所述车辆的当前行驶速度查询所述行驶速度与目标滑行制动减速度修正值的对应关系，以获取所述当前行驶速度对应的所述目标滑行制动减速度修正值；

根据所述目标滑行制动减速度修正值、所述当前整车质量、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算所述滑行制动力矩。

可选地，根据所述道路坡度修正所述目标滑行制动减速度，包括：

根据所述道路坡度判断所述车辆处于上坡还是下坡行驶状态；

在所述车辆处于上坡行驶状态时，减小所述目标滑行制动减速度；

在所述车辆处于下坡行驶状态时，增大所述目标滑行制动减速度。

可选地，根据所述目标滑行制动减速度修正值、所述当前整车质量、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算所述滑行制动力矩，包括：

根据所述当前整车质量、所述当前行驶速度、所述道路坡度和所述车辆的动力电池的可充电电流估算所述滑行制动力矩的最大边界值；

根据所述滑行制动力矩的最大边界值、所述目标滑行制动减速度修正值、所述当前整车质量、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算所述滑行制动力矩。

可选地，根据所述滑行制动力矩的最大边界值、所述目标滑行制动减速度修正值、所述当前整车质量、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算所述滑行制动力矩，包括：

将所述目标滑行制动减速度修正值、所述当前整车质量、所述传动比和所述轮胎滚动半径代入动力学公式求解滑行制动力矩计算值；

比较所述滑行制动力矩计算值与所述滑行制动力矩的最大边界值的大小；

在所述滑行制动力矩计算值小于所述滑行制动力矩的最大边界值时，取所述滑行制动力矩计算值作为所述滑行制动力矩；

在所述滑行制动力矩计算值超过所述滑行制动力矩的最大边界值时，取所述滑行制动力矩的最大边界值作为所述滑行制动力矩。

可选地，建立车辆处于平直路面匀速行驶状态时的电机扭矩、匀速行驶速度、整车质量、传动比和轮胎滚动半径的对应关系表，包括：

车辆在平直路面、静风条件下进行测试，采集所述车辆由空载至满载、由低速至高速过程的动力系统信息和整车信息；

对所述动力系统信息和所述整车信息整理，标定出所述对应关系表。

可选地，根据所述起始时刻电机扭矩、所述终止时刻电机扭矩、所述加速阶段加速度、所述传动比和所述轮胎滚动半径估算当前整车质量，包括：

根据以下公式计算所述当前整车质量m：

m＝(T1-T0)*i/(a*r)，

其中，T0为所述起始时刻电机扭矩、T1为所述终止时刻电机扭矩、a为所述加速阶段加速度、i为所述传动比、r为所述轮胎滚动半径。

可选地，根据所述电机扭矩查表值、所述平均电机扭矩、所述当前整车质量、车辆道路附着系数、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算道路坡度，包括：

根据以下公式反推计算所述道路坡度α：

(Tc-Tb)*i/(m*g*r)＝sinα+cosα*μ，

其中，Tc为所述平均电机扭矩、Tb为所述电机扭矩查表值、i为所述传动比，m为所述当前整车质量、g为重力常数、r为所述轮胎滚动半径、μ为所述车辆道路附着系数。

可选地，计算所述车辆处于平直路面匀速行驶状态时的平均行驶速度和平均电机扭矩之前，还包括：

设定车速允许偏差值和扭矩允许偏差值；

当预设周期内所述车辆的行驶速度的变化量在所述车速允许偏差值内且所述车辆的电机扭矩的变化量在所述扭矩允许偏差值内时判定所述车辆处于平直路面匀速行驶状态。

可选地，计算所述车辆处于平直路面匀速行驶状态时的平均行驶速度和平均电机扭矩，包括：

取所述车辆处于平直路面匀速行驶状态时所述预设周期内的所述行驶速度的均值作为所述平均行驶速度；

取所述车辆处于平直路面匀速行驶状态时所述预设周期内的所述电机扭矩的均值作为所述平均电机扭矩。

本发明在计算滑行制动力矩时考虑了道路坡度和当前整车质量的因素，能够根据车辆载荷(当前整车质量)情况，制定合理的滑行制动力矩，避免滑行制动力矩不当而造成的能量浪费。并且根据车辆所处的不同道路坡度情况，制定合理的滑行制动力矩，提高车辆在上下坡时的能量利用效率。

进一步地，本方法通过算法实现当前整车质量以及道路坡度的估算，不需要额外增加重量传感器和坡度传感器，因此能够节约成本。

进一步地，本发明根据车辆所处的坡度情况来修正目标滑行制动减速度，当车辆上坡时，适当减小制动回收力矩，依靠坡度减速，避免能量转换损失；当车辆下坡时，适当增大制动回收力矩，提高回收能量。这样修正目标滑行制动减速度能够在一定道路坡度范围内，实现车辆在不同载货状态下滑行速度的一致性，可提高车辆的驾驶性，改善用户的驾驶感受，同时提高能量利用效率，改善车辆经济性。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的用于新能源载货车辆的制动能量回收控制方法的流程图；

图2是根据本发明另一个实施例的用于新能源载货车辆的制动能量回收控制方法的流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的用于新能源载货车辆的制动能量回收控制方法的流程图。本发明提供了一种用于新能源载货车辆的制动能量回收控制方法，如图1所示，一个实施例中，该制动能量回收控制方法包括以下步骤：

S10：建立车辆处于平直路面匀速行驶状态时的电机扭矩、匀速行驶速度、整车质量、传动比和轮胎滚动半径的对应关系表。例如通过试验标定的方法记录车辆的各项参数，然后整理成表格。

S20：获取车辆处于加速状态时预设加速周期内的起始时刻电机扭矩和终止时刻电机扭矩，并计算预设加速周期内的加速阶段加速度。

S30：计算车辆处于平直路面匀速行驶状态时的平均行驶速度和平均电机扭矩。

S40：根据起始时刻电机扭矩、终止时刻电机扭矩、加速阶段加速度、传动比和轮胎滚动半径估算当前整车质量。

S50：根据当前整车质量和平均行驶速度查询对应关系表，以获取对应的电机扭矩查表值。

S60：根据电机扭矩查表值、平均电机扭矩、当前整车质量、车辆道路附着系数、传动比和轮胎滚动半径计算道路坡度。

S70：根据当前整车质量、道路坡度、平均行驶速度、传动比和轮胎滚动半径计算车辆的滑行制动力矩。

S80：控制车辆的动力系统输出滑行制动力矩。

本实施例在计算滑行制动力矩时考虑了道路坡度和当前整车质量的因素，能够根据车辆载荷(当前整车质量)情况，制定合理的滑行制动力矩，避免滑行制动力矩不当而造成的能量浪费。并且根据车辆所处的不同道路坡度情况，制定合理的滑行制动力矩，提高车辆在上下坡时的能量利用效率。

进一步地，本方法通过算法实现当前整车质量以及道路坡度的估算，不需要额外增加重量传感器和坡度传感器，因此能够节约成本。

另一个实施例中，S10包括：

车辆在平直路面、静风条件下进行测试，采集车辆由空载至满载、由低速至高速过程的动力系统信息和整车信息；

对动力系统信息和整车信息整理，标定出对应关系表。

在车辆的研发阶段，在平直路面、静风条件下，控制车辆由空载至满载，由低速至高速进行测试，在测试过程中采集车辆动力系统信息和整车信息，然后提取对应关系表所需要的信息进行整合，绘制成上述的对应关系表。

一个实施例中，S20之前还需要判断车辆是否进入加速状态，通过设置一个加速度识别限值，当在预设加速周期内车辆的的加速度达到加速度识别限值则认为车辆进入了加速状态。在车辆处于加速状态时，直接从整车动力系统状态信号中识别加速状态时预设加速周期内的起始时刻电机扭矩和终止时刻电机扭矩，通过车辆的行驶速度的变化量与预设加速周期的比值计算加速阶段加速度。得到到车辆处于加速状态时预设加速周期内的起始时刻电机扭矩、终止时刻电机扭矩和加速阶段加速度后就可以计算车辆的当前整车质量。

进一步的一个实施例中，根据以下公式(1)计算当前整车质量m：

m＝(T1-T0)*i/(a*r) (1)

其中，T0为起始时刻电机扭矩、T1为终止时刻电机扭矩、a为加速阶段加速度。这里的T0、T1、a在上述S20中已经得到。

另一个实施例中，S30之前还包括：

设定车速允许偏差值和扭矩允许偏差值；

当预设周期内车辆的行驶速度的变化量在车速允许偏差值内且车辆的电机扭矩的变化量在扭矩允许偏差值内时判定车辆处于平直路面匀速行驶状态。

也就是说，这里的平直路面匀速状态并不是绝对的匀速，只要行驶速度在预设的范围内波动，也认为车辆处于匀速。而对平直路面的识别是通过电机扭矩的变化来判断的，如果车辆在处于匀速状态时同时满足电机扭矩的变化也在预设范围内，那么认为车辆是处于平直路面匀速行驶状态。这样限制出的行驶工况才能与S10中的测试工况对应，以在后续步骤中使用该对应关系表查询数据。

进一步的一个实施例中，S30包括：

取车辆处于平直路面匀速行驶状态时预设周期内的行驶速度的均值作为平均行驶速度。

取车辆处于平直路面匀速行驶状态时预设周期内的电机扭矩的均值作为平均电机扭矩。

当然在取均值前也可以对数据进行一些预处理，比如滤波等，使得数据更加可靠。

上述步骤中得到了车辆处于平直路面匀速行驶状态时的平均行驶速度和平均电机扭矩，结合估算出当前整车质量就可以计算道路坡度。根据以下公式(2)反推计算道路坡度α：

(Tc-Tb)*i/(m*g*r)＝sinα+cosα*μ (2)

其中，Tc为平均电机扭矩、Tb为电机扭矩查表值、i为传动比，m为当前整车质量、g为重力常数、r为轮胎滚动半径、μ为车辆道路附着系数。Tb根据m、i、r和平均行驶速度vc查询对应关系表获得，对于特定的车辆i、r、μ都是已知的常数。

通过计算的方式估算处当前整车质量和道路坡度后，就可以使这两个参数参与到滑行制动力的计算过程中。

图2是根据本发明另一个实施例的用于新能源载货车辆的制动能量回收控制方法的流程图。如图2所示，另一个实施例中，S70包括：

S71：根据车辆的驾驶性评价标定车辆的行驶速度与目标滑行制动减速度的对应关系。一般地，不同的车企都对应设有特定的驾驶性评价体系，用于规定不同车速下对应的目标滑行制动减速度。

S72：根据道路坡度修正目标滑行制动减速度，以获取行驶速度与目标滑行制动减速度修正值的对应关系。

S73：根据车辆的当前行驶速度查询行驶速度与目标滑行制动减速度修正值的对应关系，以获取当前行驶速度对应的目标滑行制动减速度修正值。

S74：根据目标滑行制动减速度修正值、当前整车质量、传动比和轮胎滚动半径计算滑行制动力矩。

进一步的一个实施例中，S72包括以下步骤：

根据道路坡度判断车辆处于上坡还是下坡行驶状态；

在车辆处于上坡行驶状态时，减小目标滑行制动减速度；

在车辆处于下坡行驶状态时，增大目标滑行制动减速度。

本实施例根据车辆所处的坡度情况来修正目标滑行制动减速度，当车辆上坡时，适当减小制动回收力矩，依靠坡度减速，避免能量转换损失；当车辆下坡时，适当增大制动回收力矩，提高回收能量。这样修正目标滑行制动减速度能够实现车辆在不同载货状态下滑行速度的一致性，可提高车辆的驾驶性，改善用户的驾驶感受。

可选地，可以通过在目标滑行制动减速度乘以一定的系数来进行修正，也可以是其他的处理方式。

如图2所示，另一个实施例中，S74包括：

S741：根据当前整车质量、当前行驶速度、道路坡度和车辆的动力电池的可充电电流估算滑行制动力矩的最大边界值。

S742：根据滑行制动力矩的最大边界值、目标滑行制动减速度修正值、当前整车质量、传动比和轮胎滚动半径计算滑行制动力矩。

滑行制动力矩的最大边界值具体的计算方法可以是现有技术中的任意一种，在此不再详述。滑行制动力矩的最大边界值用来限制滑行制动力矩的上限。

在本发明的进一步的一个实施例中，S742包括：

将目标滑行制动减速度修正值、当前整车质量、传动比和轮胎滚动半径代入动力学公式求解滑行制动力矩计算值，具体的如下公式(3)所示：

Ta＝m*a1*r/i (3)

其中，Ta为目滑行制动力矩计算值、m为当前整车质量、a1为目标滑行制动减速度修正值。

比较滑行制动力矩计算值与滑行制动力矩的最大边界值的大小。

在滑行制动力矩计算值小于滑行制动力矩的最大边界值时，取滑行制动力矩计算值作为滑行制动力矩。

在滑行制动力矩计算值超过滑行制动力矩的最大边界值时，取滑行制动力矩的最大边界值作为滑行制动力矩。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于新能源载货车辆的制动能量回收控制方法，其特征在于，包括：

建立车辆处于平直路面匀速行驶状态时的电机扭矩、匀速行驶速度、整车质量、传动比和轮胎滚动半径的对应关系表；

获取车辆处于加速状态时预设加速周期内的起始时刻电机扭矩和终止时刻电机扭矩，并计算所述预设加速周期内的加速阶段加速度；

计算所述车辆处于平直路面匀速行驶状态时的平均行驶速度和平均电机扭矩；

根据所述起始时刻电机扭矩、所述终止时刻电机扭矩、所述加速阶段加速度、所述传动比和所述轮胎滚动半径估算当前整车质量；

根据所述当前整车质量和所述平均行驶速度查询所述对应关系表，以获取对应的电机扭矩查表值；

根据所述电机扭矩查表值、所述平均电机扭矩、所述当前整车质量、车辆道路附着系数、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算道路坡度；

根据所述当前整车质量、所述道路坡度、所述平均行驶速度、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算所述车辆的滑行制动力矩；

控制所述车辆的动力系统输出所述滑行制动力矩。

2.根据权利要求1所述的制动能量回收控制方法，其特征在于，根据所述当前整车质量、所述道路坡度、所述平均行驶速度、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算所述车辆的滑行制动力矩，包括：

根据所述车辆的驾驶性评价标定车辆的行驶速度与目标滑行制动减速度的对应关系；

根据所述道路坡度修正所述目标滑行制动减速度，以获取所述行驶速度与目标滑行制动减速度修正值的对应关系；

根据所述车辆的当前行驶速度查询所述行驶速度与目标滑行制动减速度修正值的对应关系，以获取所述当前行驶速度对应的所述目标滑行制动减速度修正值；

根据所述目标滑行制动减速度修正值、所述当前整车质量、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算所述滑行制动力矩。

3.根据权利要求2所述的制动能量回收控制方法，其特征在于，根据所述道路坡度修正所述目标滑行制动减速度，包括：

根据所述道路坡度判断所述车辆处于上坡还是下坡行驶状态；

在所述车辆处于上坡行驶状态时，减小所述目标滑行制动减速度；

在所述车辆处于下坡行驶状态时，增大所述目标滑行制动减速度。

4.根据权利要求3所述的制动能量回收控制方法，其特征在于，根据所述目标滑行制动减速度修正值、所述当前整车质量、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算所述滑行制动力矩，包括：

根据所述当前整车质量、所述当前行驶速度、所述道路坡度和所述车辆的动力电池的可充电电流估算所述滑行制动力矩的最大边界值；

根据所述滑行制动力矩的最大边界值、所述目标滑行制动减速度修正值、所述当前整车质量、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算所述滑行制动力矩。

5.根据权利要求4所述的制动能量回收控制方法，其特征在于，根据所述滑行制动力矩的最大边界值、所述目标滑行制动减速度修正值、所述当前整车质量、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算所述滑行制动力矩，包括：

将所述目标滑行制动减速度修正值、所述当前整车质量、所述传动比和所述轮胎滚动半径代入动力学公式求解滑行制动力矩计算值；

比较所述滑行制动力矩计算值与所述滑行制动力矩的最大边界值的大小；

在所述滑行制动力矩计算值小于所述滑行制动力矩的最大边界值时，取所述滑行制动力矩计算值作为所述滑行制动力矩；

在所述滑行制动力矩计算值超过所述滑行制动力矩的最大边界值时，取所述滑行制动力矩的最大边界值作为所述滑行制动力矩。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的制动能量回收控制方法，其特征在于，建立车辆处于平直路面匀速行驶状态时的电机扭矩、匀速行驶速度、整车质量、传动比和轮胎滚动半径的对应关系表，包括：

车辆在平直路面、静风条件下进行测试，采集所述车辆由空载至满载、由低速至高速过程的动力系统信息和整车信息；

对所述动力系统信息和所述整车信息整理，标定出所述对应关系表。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的制动能量回收控制方法，其特征在于，根据所述起始时刻电机扭矩、所述终止时刻电机扭矩、所述加速阶段加速度、所述传动比和所述轮胎滚动半径估算当前整车质量，包括：

根据以下公式计算所述当前整车质量m：

m＝(T1-T0)*i/(a*r)，

其中，T0为所述起始时刻电机扭矩、T1为所述终止时刻电机扭矩、a为所述加速阶段加速度、i为所述传动比、r为所述轮胎滚动半径。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的制动能量回收控制方法，其特征在于，根据所述电机扭矩查表值、所述平均电机扭矩、所述当前整车质量、车辆道路附着系数、所述传动比和所述轮胎滚动半径计算道路坡度，包括：

根据以下公式反推计算所述道路坡度α：

(Tc-Tb)*i/(m*g*r)＝sinα+cosα*μ，

其中，Tc为所述平均电机扭矩、Tb为所述电机扭矩查表值、i为所述传动比，m为所述当前整车质量、g为重力常数、r为所述轮胎滚动半径、μ为所述车辆道路附着系数。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的制动能量回收控制方法，其特征在于，计算所述车辆处于平直路面匀速行驶状态时的平均行驶速度和平均电机扭矩之前，还包括：

设定车速允许偏差值和扭矩允许偏差值；

当预设周期内所述车辆的行驶速度的变化量在所述车速允许偏差值内且所述车辆的电机扭矩的变化量在所述扭矩允许偏差值内时判定所述车辆处于平直路面匀速行驶状态。

10.根据权利要求9所述的制动能量回收控制方法，其特征在于，计算所述车辆处于平直路面匀速行驶状态时的平均行驶速度和平均电机扭矩，包括：

取所述车辆处于平直路面匀速行驶状态时所述预设周期内的所述行驶速度的均值作为所述平均行驶速度；

取所述车辆处于平直路面匀速行驶状态时所述预设周期内的所述电机扭矩的均值作为所述平均电机扭矩。

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